本文關(guān)鍵詞：船載“動(dòng)中通”天線伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：本文研究的內(nèi)容是衛(wèi)星天線伺服控制平臺(tái),該裝置主要運(yùn)用于海上艦船與衛(wèi)星的通信。本文主要進(jìn)行了以下研究： 1、提出系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案,包括系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的器件選型。系統(tǒng)的硬件模塊分三部分進(jìn)行設(shè)計(jì),即微型航姿單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和主控單元。 2、微型航姿單元選用同一系列不同型號(hào)功能傾角傳感器進(jìn)行測(cè)試比較,采用MEMS陀螺儀單軸輸出、雙軸硬件差分、雙軸軟件差分模式進(jìn)行測(cè)量比較,最終確定了使用單軸傾角傳感器內(nèi)部自差分模式和雙軸陀螺儀硬件差分模式構(gòu)成捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。 3、當(dāng)船只移動(dòng)產(chǎn)生加速度時(shí),傾角傳感器在加速度的影響下,測(cè)量值不能真實(shí)反映傾斜的角度,且陀螺儀在靜態(tài)時(shí)容易發(fā)生零點(diǎn)漂移和溫度漂移,故采用傾角傳感器和陀螺儀之間相互補(bǔ)償對(duì)傾角傳感器進(jìn)行濾波。為了消除外界干擾對(duì)航姿子系統(tǒng)的影響,使用遞推最小二乘多項(xiàng)式對(duì)陀螺儀信號(hào)進(jìn)行濾波。 4、對(duì)大地坐標(biāo)和載體坐標(biāo)算法進(jìn)行研究。對(duì)于方位、俯仰和橫滾三軸電機(jī)采用閉環(huán)控制,分別設(shè)計(jì)智能分區(qū)PID控制算法。 5、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化思想,主要有四個(gè)模塊,分別為初始對(duì)星模塊、穩(wěn)定跟蹤模塊、監(jiān)控模塊和保護(hù)模塊,給出了各個(gè)部分的軟件實(shí)現(xiàn)方法、軟件流程圖。 6、對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行三軸聯(lián)調(diào),通過(guò)三軸搖擺器模擬船只在海上受到的擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試,給出了本系統(tǒng)的穩(wěn)定跟蹤精度。 最后對(duì)本系統(tǒng)的研究成果和不足之處進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)船載“動(dòng)中通”衛(wèi)星天線系統(tǒng)的進(jìn)一步研發(fā)進(jìn)行了展望,希望在下一階段在系統(tǒng)精度上和優(yōu)越性能上能夠更上一個(gè)臺(tái)階。
【關(guān)鍵詞】：衛(wèi)星天線 捷聯(lián)慣導(dǎo) 伺服控制 陀螺儀 穩(wěn)定跟蹤
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U675.7
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-13
• 1.1 研究背景10
• 1.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11
• 1.3 課題研究的目的和意義11
• 1.4 本論文研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排11-13
• 1.4.1 論文的主要研究?jī)?nèi)容11-12
• 1.4.2 論文的章節(jié)安排12-13
• 2 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)13-17
• 2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)13-14
• 2.1.1 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)13-14
• 2.1.2 系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)14
• 2.2 天線系統(tǒng)組成14-16
• 2.3 本章小結(jié)16-17
• 3 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)17-28
• 3.1 主控單元硬件模塊設(shè)計(jì)17-21
• 3.1.1 主控單元與其他單元接口電路設(shè)計(jì)17-19
• 3.1.2 直流電源設(shè)計(jì)19-20
• 3.1.3 主處理器設(shè)計(jì)20-21
• 3.2 微型航姿單元模塊設(shè)計(jì)21-23
• 3.2.1 傾角傳感器21-22
• 3.2.2 陀螺儀22
• 3.2.3 電子羅盤(pán)22-23
• 3.2.4 主控制器23
• 3.2.5 電壓轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)23
• 3.2.6 電源穩(wěn)壓DC-DC模塊設(shè)計(jì)23
• 3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元模塊設(shè)計(jì)23-27
• 3.3.1 主控芯片選型24
• 3.3.2 步進(jìn)電機(jī)24-25
• 3.3.3 無(wú)刷直流電機(jī)25-27
• 3.3.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片27
• 3.4 本章小結(jié)27-28
• 4 航姿信號(hào)處理28-43
• 4.1 傾角傳感器信號(hào)分析與處理28-33
• 4.1.1 傾角傳感器溫度漂移28
• 4.1.2 采用傾角傳感器硬件差分溫度補(bǔ)償模式消除溫度影響28-29
• 4.1.3 卡爾曼濾波算法29-31
• 4.1.4 傾角傳感器受到橫向加速度的影響31
• 4.1.5 使用陀螺儀積分消除動(dòng)態(tài)影響31-33
• 4.2 陀螺儀信號(hào)分析33-34
• 4.2.1 陀螺儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析33
• 4.2.2 陀螺儀溫度漂移測(cè)試33-34
• 4.3 陀螺儀信號(hào)處理34-42
• 4.3.1 硬件差分模式34-37
• 4.3.2 對(duì)陀螺儀信號(hào)進(jìn)行軟件濾波37-39
• 4.3.3 陀螺濾波實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析39-40
• 4.3.4 MEMS陀螺與光纖陀螺40-42
• 4.4 本章小結(jié)42-43
• 5 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及電機(jī)控制43-56
• 5.1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換43-44
• 5.2 電機(jī)控制44-48
• 5.2.1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)45-46
• 5.2.2 無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)46-48
• 5.3 硬件電路設(shè)計(jì)48-53
• 5.3.1 供電電路設(shè)計(jì)48-50
• 5.3.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)50-51
• 5.3.3 無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片A393651-52
• 5.3.4 A3984外圍電路設(shè)計(jì)52
• 5.3.5 電流反饋電路設(shè)計(jì)52-53
• 5.3.6 轉(zhuǎn)速反饋電路設(shè)計(jì)53
• 5.3.7 接口電路設(shè)計(jì)53
• 5.4 天線閉環(huán)控制策略53-55
• 5.4.1 閉環(huán)反饋控制策略53-54
• 5.4.2 橫滾、方位-俯仰閉環(huán)控制策略54-55
• 5.5 本章小結(jié)55-56
• 6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)56-63
• 6.1 功能需求56
• 6.2 系統(tǒng)軟件接口56
• 6.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)56-57
• 6.4 功能描述57-60
• 6.4.1 初始對(duì)星模塊57-58
• 6.4.2 穩(wěn)定跟蹤模塊58-59
• 6.4.3 監(jiān)控模塊59
• 6.4.4 保護(hù)模塊59-60
• 6.5 處理流程60-61
• 6.6 總體結(jié)構(gòu)和模塊外部設(shè)計(jì)61-62
• 6.7 本章小結(jié)62-63
• 7 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果分析63-69
• 7.1 橫滾系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果63-64
• 7.2 俯仰系統(tǒng)與方位系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果64-66
• 7.3 三軸聯(lián)調(diào)系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果66-67
• 7.4 本章小結(jié)67-69
• 8 總結(jié)與展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文72-73
• 致謝73-75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：705939